Fotowoltaika

Fotowoltaika - przydatne informacje

Energia słoneczna to najczyściejszy rodzaj energii, jaką możemy wykorzystać obecnie i w przyszłości. Jest to również jedno z najpotężniejszych źródeł energii - ilość energii słonecznej, jaka dociera rocznie do powierzchni ziemi w postaci światła, wynosi 1,5x1018 kWh (kilowatogodzin). Dla porównania jest to 15 000 razy więcej niż całkowite zużycie energii na świecie w 2006 roku (1,0x1014 kWh). Jak zatem możemy wykorzystać taki potencjał? Fotowoltaiki stworzone są w sposób, który umożliwia absorbcję promieniowania słonecznego i częściową zamianę tej energii na energię elektryczną. Co najważniejsze, cały ten proces odbywa się bez wytwarzania szkodliwych produktów ubocznych takich jak odpady radioaktywne lub dwutlenek węgla (CO2).

Czym są fotowoltaiki; jak prywatne domostwa mogą skorzystać na instalacji systemów fotowoltaicznych; jakie są koszty związane z instalacją fotowoltaiki; jakie są zalety instalacji fotowoltaiki - odpowiedzi na te i wiele innych pytań dotyczących energii słonecznej znajdą Państwo w tym artykule.

Co to jest fotowoltaika?

Fotowoltaika to ogólne pojęcie charakteryzujące dziedzinę techniki i nauki, która zajmuje się wykorzystaniem energii słonecznej w celu przetworzenia światła słonecznego na energię elektryczną. Innymi słowy, dzięki fotowoltaice, jesteśmy w stanie przetworzyć promieniowanie słoneczne i wytworzyć prąd za pomocą zjawiska fotowoltaicznego. Ponadto, termin fotowoltaika używany jest coraz częściej jako synonim panelu fotowoltaicznego (z ang. photovoltaic).

Obecnie, fotowoltaika znajduje zastosowanie nie tylko w przemyśle (znaki drogowe i tablice ogłoszeniowe), ale również w prywatnych domostwach.

Warto zaznaczyć, że panele fotowoltaiczne są często mylone z kolektorami słonecznymi. Mimo że oba systemy wykorzystują energię słoneczną oraz są do siebie podobne z wyglądu i sposobu instalacji, to przetwarzają one energię na dwa różne sposoby.Fotowoltaika zajmuje się przetwarzaniem promieniowania słonecznego przede wszystkim na energię elektryczną, natomiast kolektory słoneczne wykorzystują promieniowanie słoneczne w celu wytworzenia ciepła.

Panele fotowoltaiczne są zatem bardziej uniwersalne - wyprodukowany przez nie prąd możemy wykorzystać na wiele różnych sposobów. Jeżeli jednak naszą główną motywacją do instalacji systemu przetwarzającego energię słoneczną jest wytworzenie ciepła w domu, warto zainteresować się kolektorami słonecznymi. Mimo że z technicznego punktu widzenia, możliwe jest podgrzewanie wody za pomocą fotowoltaiki, to nie jest to już uzasadnione z ekonomicznego punku widzenia. Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej o rozróżnieniu pojęć takich jak fotowoltaika i kolektor słoneczny, warto odwiedzić naszą stronę poświęconą energii słonecznej.

Jak fotowoltaika produkuje energię?

Jak już to było wspomniane, zastosowanie fotowoltaiki to przetworzenie energii słonecznej na energię elektryczną. W przypadku panelu fotowoltaicznego to nie temperatura powietrza ma wpływ na działanie modułu (jak ma to miejsce w przypadku kolektorów słonecznych), a warunki nasłonecznienia. Fotowoltaiki mogą nawet odwrócić proces i produkować więcej energii elektrycznej z chłodnych modułów oświetlonych strumieniem światła, przez co systemy fotowoltaiczne są równie efektywne także zimą. Poniższy wykres obrazuje, jak przedstawia się produkcja energii słonecznej w skali całego roku w Polsce.

Powyższa symulacja pokazuje, że 75% energii uzyskiwanej z fotowoltaiki przez energię promieni słonecznych produkowane jest w półroczu od kwietnia do września, dlatego też zysk ze sprzedaży energii może być w tych miesiącach najwyższy.

Często można spotkać się w Polsce z opiniami, że wykorzystanie energii słonecznej w kraju, co wiąże się z montowaniem paneli fotowoltaicznych, pozbawione jest głębszego sensu, ponieważ "za mało świeci u nas słońce". Nie jest to do końca prawdziwe stwierdzenie. Zasoby energii słonecznej w Polsce można porównać do zasobów istniejących w Niemczech, gdzie wykorzystanie energii słonecznej jest największe na świecie. Wynika to z tego, że Polska i Niemcy położone są na tej samej szerokości geograficznej.

Jak działa fotowoltaika?

Fotowoltaika to inaczej panele fotowoltaiczne. Jeden panel fotowoltaiczny zbudowany jest z wielu ogniw połączonych ze sobą. Główny surowiec, z którego produkuje się ogniwa fotowoltaiczne to krystaliczny wafel krzemowy. Zamontowane i podłączone do siebie panele fotowoltaiczne instaluje się na dachu. Takie moduły przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną. Dachowy system montażowy paneli fotowoltaicznych zapewnia stabilność i odporność na wszelkiego rodzaju obciążenia. Warto jednak zaznaczyć, że istnieje również możliwość zainstalowania paneli fotowoltaicznych na gruncie. Takie systemy mogą mieć jednak mniejszą efektywność, ponieważ nie są tak bardzo wystawione na działanie energii słonecznej, jak panele dachowe oraz mogą się częściej brudzić. Moduły fotowoltaiczne są podłączone, z użyciem zabezpieczeń elektrycznych, do inwerterów (falowników), które przetwarzają energię elektryczną w prąd o parametrach sieci energetycznej.

O czym warto pamiętać instalując fotowoltaikę

Instalacja paneli fotowoltaicznych nie jest skomplikowana, ale podczas montowania oraz późniejszego użytkowania fotowoltaiki musimy pamiętać o kilku podstawowych zasadach:

• Instalując fotowoltaikę musimy pamiętać, aby system był zamontowany na części dachu zwróconej jak najbardziej na południe (o ile jest to możliwe);
• Warto zwrócić uwagę na nachylenie dachu, optymalne nachylenie dachu na instalację fotowoltaiki to 30 stopni do poziomu;
• Musimy pamiętać, że na zamontowane moduły fotowoltaiczne nie powinien padać cień, dlatego warto zwrócić uwagę na to, czy w naszym sąsiedztwie znajdują się wysokie drzewa lub kominy; system toleruje zacienienie wczesnym porankiem i późnym wieczorem, ale bardzo ważny jest pełne nasłonecznienie w godzinach od 10:00 do 16:00;
• Ponieważ panele fotowoltaiczne składają się z wielu ogniw fotowoltaicznych połączonych ze sobą, należy pamiętać, że jakiekolwiek zacienienie padające na jedno ogniwo, może obniżyć efektywność całego panelu. Dlatego też musimy zwracać szczególną uwagę na to, czy cały panel wystawiony jest na działanie promieni słonecznych, a nie tylko połowa;
• Po zamontowaniu fotowoltaiki na dachu, nie musimy przejmować się czyszczeniem paneli - przy odpowiednim nachyleniu instalacji, intensywne deszcze powinny zapewniać potrzebne oczyszczanie; inaczej wygląda to jednak w przypadku fotowoltaiki gruntowej. Musimy pamiętać, że aby uzyskać największą efektywność instalacji, moduły nie mogą być pokryte gruntem, odpadami, czy błotem;
• Fotowoltaiki można czyścić wodą pod ciśnieniem z dodatkiem płynu do mycia.

Rodzaje instalacji fotowoltaicznych

Warto zaznaczyć, że obecnie występują dwa rodzaje takich instalacji:

• Fotowoltaika podpięta do sieci energetycznej (on grid)

Taki rodzaj instalacji fotowoltaicznej kieruje całą wytworzoną energię do sieci energetycznej. Właściciel instalacji korzysta później z energii sieci elektrycznej za darmo, jeżeli pobiera energię, którą sam wytworzył (ilość wyprodukowanej energii zależy od naszych potrzeb i wielkości instalacji fotowoltaicznej). Możliwa jest również sprzedaż niewykorzystanej, wyprodukowanej energii elektrycznej do sieci. Takie instalacje fotowoltaiczne wymagają bardzo wysokiej jakości elementów, aby uzyskać jak największą wydajność całej instalacji.

• Fotowoltaika niezależna (wyspowa; off grid)

Ten rodzaj instalacji fotowoltaicznej działa niezależnie od publicznej sieci energetycznej. Właściciel instalacji produkuje własną energię elektryczną, magazynuje ją w akumulatorach i bateriach systemu fotowoltaicznego i dostarcza ją bezpośrednio do urządzeń elektrycznych.

Czy warto inwestować w fotowoltaikę?

Fotowoltaika ma wiele zalet, a z wykorzystania darmowej i odnawialnej energii słońca za jej pomocą płynie wiele korzyści:

• Niskie koszty eksploatacji - fotowoltaiki wykorzystują technologię półprzewodnikową, nie posiadają ruchomych elementów i są niezwykle proste w budowie i instalacji, dlatego też systemy fotowoltaiczne są niemal bezobsługowe;
• Gwarancja - panele fotowoltaiczne mają bardzo długi okres gwarancyjny, który dochodzi nawet do 25 lat;
• Redukcja emisji CO2 - panele fotowoltaiczne to systemy zero-emisyjne, co oznacza, że w takcie produkcji energii nie emitują szkodliwych związków, gazów cieplarnianych, ani dwutlenku węgla;
• Korzyści finansowe - jest to najważniejszy aspekt całej instalacji fotowoltaicznej. Zwroty z inwestycji wynoszą około 7 lat dla firm i 8 lat dla prywatnych właścicieli;
• Zwrot inwestycji - zwrot energetyczny instalacji fotowoltaicznej (czas, po jakim energia wyprodukowana przez system przekroczy energię potrzebną na produkcję podzespołów fotowoltaicznych) to okres około 2-3 lat;
• Decentralizacja - instalacja fotowoltaiczna uniezależnia nas od cen energii oraz sieci energetycznej;
• Równowaga elektroenergetyczna - produkcja energii w systemach fotowoltaicznych odbywa się w porze dnia, w której wypada największy poziom zapotrzebowania na energię elektryczną w kraju;
• Pełne wykorzystanie dostępnej energii - panele fotowoltaiczne wykorzystują energię nie tylko promieniowania bezpośredniego, ale również odbitego oraz rozproszonego w pochmurny dzień.

Fotowoltaika - koszty i korzyści finansowe

Warto zaznaczyć, że po nowelizacji prawa energetycznego w Polsce funkcjonuje już wymóg posiadania działalności gospodarczej w celu samodzielnego wytwarzania energii elektrycznej.
Poniżej znajduje się przedstawienie graficzne kosztów i zysków płynących z instalacji fotowoltaicznej prywatnego inwestora.